第三章2--LTCC材料共烧技术基础研究
TLCC低温共烧陶瓷技术
TLCC低温共烧陶瓷技术TLCC（Low Temperature Co-Fire Ceramic，低温共烧陶瓷）技术是一种新型的封装技术，能够在较低温度下将多种材料烧结成无机玻璃陶瓷材料，广泛应用于电子封装领域。
本文将详细介绍TLCC低温共烧陶瓷技术的原理、优势以及应用情况。
TLCC技术的原理是通过精细调控材料组分、颗粒粒径以及烧结工艺参数，使得多种材料在较低的温度下形成致密的陶瓷结构。
与传统的高温共烧陶瓷相比，TLCC技术所需的烧结温度通常在800℃至900℃之间，大大降低了生产成本，减少了能源消耗。
此外，TLCC技术还可以实现材料的精确控制和微结构优化，提高材料的性能和可靠性。
与传统封装材料相比，TLCC低温共烧陶瓷具有诸多优势。
首先，由于TLCC技术采用了较低的烧结温度，相较于传统材料，减少了对封装部件的热应力，因此可以避免由于温度差异导致的材料失效和封装失效的问题。
其次，TLCC材料具有较高的绝缘性能和良好的耐腐蚀性，可以有效防止电气短路和电子元器件的损坏。
此外，TLCC技术还具有良好的阻尼性能和耐高温性能，适应了封装材料在各种复杂环境下的应用需求。
在实际应用中，TLCC低温共烧陶瓷技术已经得到了广泛的应用。
在电子封装领域，TLCC材料可以用于制造高密度集成电路（HDI）、三维封装（3D Packaging）、电子陶瓷模块等等。
在航空、航天、汽车、通信等高可靠性领域，TLCC材料的低介电常数和低衰减特性使得其成为理想的射频和微波应用封装材料。
此外，由于TLCC材料具有良好的阻尼性能，可用于制作振动传感器和微机电系统（MEMS）等高度灵敏的传感器。
总之，TLCC低温共烧陶瓷技术作为一种新型的封装技术，在电子封装领域具有广阔的应用前景。
其具有烧结温度低、材料性能稳定、制造工艺简单、成本低等优点，可以满足高密度集成、高频射频和高可靠性等应用的需求。
随着科技的不断发展，TLCC技术将进一步改善和发展，为电子封装领域的创新和发展做出更大的贡献。
LTCC技术
低温共烧陶瓷技术LTCC的概念所谓低温共烧陶瓷工(Low-temperature cofired ceramics,LTCC)技术，就是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，作为电路基板材料，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900℃烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装 IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。
总之，利用这{TodayHot}种技术可以成功地制造出各种高技术LTCC产品。
多个不同类型、不同性能的无源元件集成在一个封装内有多种方法，主要有低温共烧陶瓷(LTCC)技术、薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术等。
目前，LTC C技术是无源集成的主流技术。
LTCC整合型组件包括各种基板承载或内埋各式主动或被动组件的产品，整合型组件产品项目包含零组件（components）、基板（substrates）与模块（modules ）。
LTCC的特点LTCC与其它多层基板技术相比较，具有以下特点:(1)易于实现更多布线层数，提高组装密度；(2)易于内埋置元器件，提高组装密度，实现多功能;(3)便于基板烧成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本:(4)具有良好的高频特性和高速传输特性;{HotTag}(5)易于形成多种结构的空腔，从而可实现性能优良的多功能微波MCM;(6)与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性，二者结合可实现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混合型多芯片组件(MCM-C/D);(7)易于实现多层布线与封装一体化结构，进一步减小体积和重量，提高可靠性。
LTCC技术由于自身具有的独特优点，用于制作新一代移动通信中的表面组装型元器件，将显现出巨大的优越性。
产品LTCC(低温共烧陶瓷)己经进入产业化阶段，日、美、欧洲国家等各家公司纷纷推出了各种性能的LTCC产品。
TLCC低温共烧陶瓷技术资料讲解
TLCC低温共烧陶瓷技术资料讲解TLCC（Transfer Low Co-fire Ceramic）低温共烧陶瓷技术是一种将不同材料（例如绝缘体、导体、磁体等）在低温下焙烧成一体的技术。
它具有结构复杂、加工精细、性能稳定等优点，被广泛应用于电子、通信、医疗、汽车、航空航天等领域。
下面将对TLCC低温共烧陶瓷技术进行详细讲解。
首先，TLCC低温共烧陶瓷技术的基本原理是将不同材料在低温下共同焙烧，使得它们相互粘结成一体。
这种技术主要应用于多层陶瓷电路板（MLCC）的制备过程中，能够同时在同一基片上实现多种性能的器件的集成制备。
其具体工艺流程主要包括导体制备、绝缘体制备、导体与绝缘体层间融合等步骤。
其次，TLCC低温共烧陶瓷技术相比于传统的烧结工艺具有很多优势。
首先是低烧结温度，一般在800-1100°C之间，远低于传统的烧结温度。
这使得TLCC技术可以在室温下组装敏感器件和半导体元件，避免了高温烧结对元器件的热损伤。
其次是高加工精度，通过采用微细粉体和高分辨率合模技术，可以实现器件的微观结构和复杂阵列的精确制备。
此外，由于TLCC技术的烧结温度低，使得各种不同材料的共烧成型成为可能，实现了多种性能器件的集成制备。
TLCC低温共烧陶瓷技术在电子、通信、医疗等领域有着广泛的应用。
在电子领域，TLCC技术可以用于制备高频电感器、滤波器、天线等器件，具有小尺寸、高品质因子、低损耗等优势。
在通信领域，TLCC技术可以用于制备微波集成电路、光通信器件等，具有高可靠性、低成本等优势。
在医疗领域，TLCC技术可以用于制备生化传感器、人工耳蜗等医疗器械，具有生物相容性好、稳定性高等优势。
总之，TLCC低温共烧陶瓷技术是一种将不同材料在低烧结温度下共同焙烧成一体的技术。
其具有结构复杂、加工精细、性能稳定等优点，并在电子、通信、医疗等领域有着广泛的应用。
随着技术的不断发展完善，TLCC技术将在更多领域发挥重要作用。
新型无机材料：低温共烧陶瓷技术及器件
5.9
Ag,Au
•
中国大陆研究较少, BaO‐SiO2‐ZrO2 ‐SrO‐B2O3
Murata
43所950~是1000该领域领4.0 先者
7.9
Cu
45wB‐tS%i‐O+SSiiOO2 2和55NEwC t%硼硅9酸00 盐玻璃 1.9
3.9
Pd‐Ag
Glass+
850℃烧结: MgO‐Al2O3‐ SiO245%+BSG55
CoO
SrZnP2 O7
‐‐
900 44.3 850 80 675 4.2 900 9.5 950 7.06
Q×f
GHz
22000
τf
ppm/℃ 2
3000
11
13027
10
78906 ‐94.5
52781
‐70
LTCC微波元器件材料：外加烧结助剂
陶瓷
烧结助剂
Ts/℃
TiO2
Li2O-Nb2O5-TiO2
堇青石具有膨胀系数低(1.2~1.9 ppm/℃)和介电常数低(5~5.5) 具有三种变体: 稳定的低温堇青石(β‐堇青石), 介稳的低温型(μ‐堇
青石)和稳定的高温堇青石(α‐堇青石) 堇青石烧结温度1000℃以上, α‐堇青石的CTE远远低于Si芯片的
CTE,热效应导致基板失效, 引入或生成玻璃相 IBM公司的堇青石基板材料: 过量的MgO降低玻璃的高温粘度，
1600
8000
收缩不匹配
7500
1200
3、器件设计：与材料脱节
7000
0
5
10
15
20
剪切速率r/s-1
0.97MgTiO3‐0.03CaTiO3 ceramics with 20wt%Li2O‐B2O3‐SiO2frit
低温共烧陶瓷基板
低温共烧陶瓷基板低温共烧陶瓷基板（LTCC）是一种先进的多层陶瓷基板材料。
它具有优良的电性能、热性能和机械性能，广泛应用于电子设备、通信设备和微波器件等领域。
本文将介绍LTCC的制备工艺、特性及其在各个领域的应用。
一、LTCC的制备工艺LTCC是通过与烧结过程相结合的方式制备的，主要包括以下几个步骤：1. 原料准备：选择合适的陶瓷粉体、玻璃粉、有机添加剂和溶剂等原料，并进行混合、粉碎和筛分等前处理工序。
2. 绿片成型：将经过前处理的材料与有机添加剂和溶剂混合，制备成糊状物料，然后通过印刷、模压或注射成型等方式，在基板上形成绿片。
3. 火烧绿片：将绿片在低温条件下进行预烧结，以去除有机添加剂和溶剂，并增强基板的机械强度。
4. 层积成型：将多个绿片叠加在一起，并通过模压或注射成型的方法，在层与层之间形成界面。
5. 共烧烧结：将层积成型的坯料在高温下进行共烧烧结，使各层之间形成致密的结合。
二、LTCC的特性1. 优良的电性能：LTCC具有低介电常数和低介电损耗，良好的绝缘性能和高频响应特性，能够满足高频率和高速率的信号传输需求。
2. 强大的热性能：LTCC具有较低的热膨胀系数和良好的导热性能，能够有效地分散和传导电路板上产生的热量，并提供良好的热稳定性和热冲击耐性。
3. 优秀的机械性能：LTCC具有较高的硬度和抗弯强度，能够抵御外界的冲击和振动，从而确保电路板的稳定性和可靠性。
4. 多功能封装：LTCC基板可以进行三维立体封装设计，通过通过制备多层、多孔和互连结构，实现集成电路、电阻、电感和微波元件等的封装。
三、LTCC在各个领域的应用1. 无线通信：LTCC基板在射频模块、天线和滤波器等无线通信设备中得到广泛应用，具有优异的频率响应和噪声特性，使得无线信号传输更加稳定和可靠。
2. 光电子器件：LTCC基板能够实现光电转换和光电连接，并具有较好的光电性能，适用于微波光纤、光电耦合器、射频光子器件等光电子器件的制造。
LTCC技术研究
LTCC技术研究LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）是一种低温共烧陶瓷技术，广泛应用于微波和射频电子器件领域。
它通过在低温下将多种材料共同烧结在一起，形成坚固的陶瓷基板，可以实现高密度的电子元器件封装和集成。
LTCC技术的主要特点是低温共烧，通过控制烧结温度和时间，可以实现不同材料的共烧。
这样可以在一次烧结过程中完成多种功能材料的封装，减少了工艺流程和加工成本，提高了生产效率。
同时，低温共烧技术还可以实现与金属电路板的粘接，形成密封结构，提高了器件的稳定性和可靠性。
LTCC技术还具有优良的电性能和热性能。
由于陶瓷基板的低介电常数和低损耗，可以实现低的信号传输损耗和高的工作频率，适用于微波和射频电子设备。
此外，LTCC材料的热膨胀系数与硅、铜等常见电子材料相匹配，可以有效减少热应力和热膨胀对器件的影响，提高了器件的可靠性和性能稳定性。
在应用上，LTCC技术主要用于微波和射频器件的封装和集成。
它可以制作各种类型的射频滤波器、耦合器、功分器、混频器等器件，满足不同应用对频率选择性和功率处理能力的要求。
同时，LTCC材料还可以与其他器件集成，如声光调制器、光电探测器等，实现多功能集成的微波光子集成芯片。
除了射频和微波器件领域，LTCC技术还可以应用于其他领域，如生物传感器、医疗器械和汽车电子等。
通过合适的材料选择和工艺参数控制，可以实现对特定环境和介质的高灵敏度检测和响应。
例如，利用LTCC材料的隔热、耐高温和抗化学腐蚀等特性，可以制作用于高温环境下的传感器和电荷放大器等器件。
尽管LTCC技术在微波和射频电子器件领域具有广泛应用，但仍然存在一些挑战和研究方向。
首先，需要研究更多的材料组分和配方，以满足不同器件对性能和功能的要求。
其次，为了实现更高的集成度和更好的器件性能，需要进一步开发和优化相关工艺和设备。
此外，还需要研究LTCC材料的表面处理和界面控制等技术，以提高与其他材料和器件的兼容性。
LTCC技术技术及其应用
三、 LTCC中的工艺流程
流延 裁片 冲孔 填孔 印刷 叠片 静压 切割 烧结 调阻 测试
目的：将坯料切割成一定尺寸的陶瓷薄片，每一片将成为多层 陶瓷基板的一层。过程中，对流延不良的薄片进行剔除。
切刀
生陶瓷
三、 LTCC中的工艺流程
流延 裁片 冲孔 填孔 印刷 叠片 静压 切割 烧结 调阻 测试
刮刀 浆料 印刷网版
多孔台板 特制纸
真空吸引
三、LTCC中的工艺流程
流延 裁片 冲孔 填孔 印刷 叠片 静压 切割 烧结 调阻 测试
目的：使用丝网印刷方法，将导电浆料或介质材料印刷在陶瓷片上，用 以制作电气互联的导线及印制元器件（电阻、电容、压敏电阻等）。
三、LTCC中的工艺流程
流延 裁片 冲孔 填孔 印刷 叠片 静压 切割 烧结 调阻 测试
LTCC布线材料
对金属材料有如下要求 金属粉的物理性质适于丝网漏印细线和填满通孔； 浆料与基板生片粘合剂的有机体系兼容； 金 属粉末的烧结行为与基板生料的烧结行为匹配， 控制收缩达到好的面间整体性，烧结时的收缩差 异不能造成基板变形； 烧结后的导带有高的电导率 。
LTCC布线材料
方法：激光脉冲加热
三、LTCC中的工艺流程
流延 裁片 冲孔 填孔 印刷 叠片 静压 切割 烧结 调阻 测试
目的：产品加工过程中，对质量进行监察，避免不良品流入下道工序。 主要包括外观检查、电气特性测量、内部结构检查。
方法：光学检测 探针测试 X光检测 自动光学检测系统可检缺陷包 括： 过焊、缺焊、污迹、线宽过窄、 鼠啮、通孔、污染物、印制漂 移、基板收缩、丝网老化等， 同时系统还可分辨随机缺陷和 系统缺陷。
方法1：光学检测
三、LTCC中的工艺流程
LTCC实验报告
在给穿心电容涂银电极时，因为电容颗粒小，两极之间间距，所以操作时必须规范，涂的面积适中，不能少涂，又不能涂过多，使两极接触在一起。在印刷电极时，一定要对好位，上下电极对齐，表面对齐。打孔时陶瓷面向上，保证瓷片放好，不漏气，这样打出来的孔才不会错位、有误差。孔有对位和排气散热的作用。
四、填孔：利用传统的厚膜丝网印刷或模板挤压把特殊配方的高固体颗粒含量的导体浆料填充到通孔。
五、导体印刷：利用标准的厚膜印刷技术对导体浆料进行印刷和烘干。印刷图形厚度均匀、连续、饱满、无锯齿。
六、叠片：将生瓷片按预先设计的层数和次序叠加到一起，形成巴块。叠片是应该注意好对位要求。
七、等静压：将叠片巴块真空密封后，放在用水密封的容器中，并在一定的温度、压力下进行一定时间的热压。
最后的工序是检测穿心电容的相关参数（绝缘电阻、耐压值、温度稳定性）是否满足产品要求。在检测过程中，测试耐压值后的电容必须要进行放电处理。另外测试的产品中还有相当一部分产品不符合规范，说明我们的工序还有待提高完善，来提高产品的成品率。
三、LTCC技术的应用（写出LTCC技术与自己所学专业的结合点，以及以后可能从事的相关工作或课题研究用到LTCC技术可行性）
LTCC生产实习报告
姓名
班级
学号
一、LTCC技术概况（写出对LTCC技术的基本认识，包括基本概念、流程、技术特点等）
LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic，低温共烧陶瓷）技术是将陶瓷粉制成生瓷带，根据预先设计的结构，将电极材料、基板、电子器件等一次性烧成的封装技术。LTCC技术也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源、有源集成的功能模块。
一种低介电常数低温共烧陶瓷材料及其生瓷带制备方法与流程
一种低介电常数低温共烧陶瓷材料及其生瓷带制备方法与流程摘要：一、引言1.背景介绍：低介电常数低温共烧陶瓷材料的重要性2.研究目的：提出一种新的低介电常数低温共烧陶瓷材料及其制备方法二、低温共烧陶瓷材料的设计与制备1.材料组成：介绍低介电常数低温共烧陶瓷的主要成分2.制备方法：详细阐述生瓷带的制备流程，包括原料混合、成型、烧结等步骤三、生瓷带的制备流程1.原料混合：比例、方法及作用2.成型：成型方法、工艺参数及影响3.烧结：烧结温度、气氛及影响4.性能测试：测试方法、指标及结果分析四、低介电常数低温共烧陶瓷材料的性能1.低介电常数：特性、应用领域及优势2.结构稳定性：分析材料在不同温度下的结构变化3.可靠性：讨论材料在实际应用中的可靠性及解决方案五、结论1.对新提出的低介电常数低温共烧陶瓷材料及其制备方法的总结2.展望：未来发展趋势、改进方向及应用前景正文：随着现代通信、雷达和无线局域网等技术的快速发展，对微波介质陶瓷材料的需求日益增加。
微波介质陶瓷需具备低介电常数、高温稳定性、高机械强度等性能。
然而，传统的高温烧结陶瓷材料难以满足现代技术对轻量、小型化和低成本化的需求。
因此，研究一种低介电常数低温共烧陶瓷材料具有重要的实际意义。
本文提出一种新型的低介电常数低温共烧陶瓷材料，并详细介绍其生瓷带的制备方法与流程。
低温共烧陶瓷（LTCC）材料是一种多层陶瓷技术，其核心是研制能与高电导率Ag或Cu电极共烧的陶瓷材料。
在本文中，我们选择具有低介电常数的BaTiO3作为基础陶瓷材料，通过加入适量的分散剂和烧结助剂，实现低温共烧。
生瓷带的制备流程如下：1.原料混合：将BaTiO3、分散剂和烧结助剂按照一定比例混合，确保成分均匀。
混合过程中，采用湿法混合，避免破坏陶瓷粒子的分散状态。
2.成型：将混合好的原料采用流延成型方法制成生瓷带。
流延成型工艺具有较高的成型精度，能够满足微波介质陶瓷对厚度、均匀性和表面光滑度的要求。
ltcc材料
ltcc材料LTCC材料。
LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）材料是一种低温共烧陶瓷材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
本文将介绍LTCC材料的特性、制备工艺和应用领域。
首先，LTCC材料具有优异的介电性能和热稳定性。
由于其低介电损耗和较高的介电常数，LTCC材料被广泛应用于微波器件、射频模块和天线等领域。
同时，LTCC材料的热膨胀系数与硅基片材料相匹配，使其成为集成电路封装的理想选择。
其次，LTCC材料具有优异的机械性能和化学稳定性。
其高强度和硬度使其在高温、高压环境下依然能够保持稳定的性能。
此外，LTCC材料对酸碱等化学物质具有较好的耐蚀性，适用于化工领域的传感器、探测器等器件的制备。
LTCC材料的制备工艺主要包括材料配方、成型、烧结和后续加工。
在材料配方阶段，需要精确控制各种成分的比例，以确保材料具有稳定的性能。
在成型阶段，常采用注塑成型、压铸成型等工艺，将粉末材料成型为所需的形状。
烧结是LTCC材料制备的关键步骤，通过控制烧结温度和时间，实现材料的致密化和结晶化。
最后，经过后续的加工工艺，如切割、打孔、镀金等，得到最终的LTCC器件。
LTCC材料在微波器件、射频模块、集成电路封装、传感器等领域有着广泛的应用。
在微波器件中，LTCC材料常用于制备耦合器、滤波器、功分器等器件，其低损耗和高频率特性使其成为微波通信领域的重要材料。
在射频模块中，LTCC材料可用于制备功率放大器、混频器、隔离器等器件，满足射频通信系统对高频、高功率的需求。
此外，LTCC材料还被广泛应用于汽车电子、医疗器械、航天航空等领域，为现代科技的发展提供了重要支撑。
总之，LTCC材料具有优异的性能和广泛的应用前景，其制备工艺和应用领域不断得到拓展和深化。
随着科技的不断进步和需求的不断增长，LTCC材料必将在更多领域展现其独特的价值和潜力。
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MnCO3含量对μi的影响
现象：随MnCO3含量的增加，NiCuZn 铁氧体的起始磁导率μi降低。
MnCO3含量对μi的影响
2016/6/14
30
实验数据及讨论
MnCO3掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能影响
含6wt％MnCO3的NiCuZn铁氧 体x衍射图谱
说明：未出现MnFe2O4的三强峰，铁 氧体为NiCuZn尖晶石结构。
A2 B2
A3 B3
A4 B4
A5 B5
2016/6/14
34
实验数据及讨论
陶瓷复合对NiCuZn铁氧体磁性能影响
陶瓷含量对NiCuZn铁氧体Q值 (1MHz)的影响
现象：B母体Q值随着陶瓷含量的增加 显著增大；A母体Q值总体变化不大。 说明：陶瓷材料为有选择性的对某些 配方NiCuZn铁氧体Q值进行改善。具 体原因有待进一步研究。 陶瓷复合量对材料Q值影响
25
实验数据及讨论
部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响
Ts=1320℃的SEM
Ts＝1250℃的SEM
烧结温度为1320℃时：晶粒大小不均匀，出现异常晶粒(20 μm) 烧结温度为1250℃时：晶粒细小，较为均匀。
2016/6/14 26
实验数据及讨论
CuO掺杂对NiZn铁氧体磁性能影响
CuO对起始磁导率μi的影响
LTCC BANDPASS FILTER 3D LAYOUT
2016/6/14
LTCC INDUCTOR
7
LTCC技术的概念及其分类_分类
LTCC技术的研究
设 计 技 术
生磁料带技术
混合集成技术
生磁料带制造
2016/6/14
混合集成
8
LTCC技术之国内外发展现状
ₘ 目前实现多达50层、16英寸，应用频率为50MHz～5GHz 的LTCC集成电路 ₘ 日本富士通已研制出61层，245mm的共烧结构 ₘ 美国IBM公司研制出了66层LTCC基板的多芯片组件
S
( , )dd - S ( , )dd
T( , )= 差分电感：
y
( x, y)dxdy =
x
( x, y)dydx
L(i) =
磁滞损耗Pd
dλ Bn - Bn - 1 = NA[ ] di in - in - 1
1 Pd T
LTCC材料工艺机理及相关理论
晶化动力学理论
铁氧体多晶成长过程
（a）烧结初期 （b）孪晶 （c）晶粒吞并 （d）晶粒生长停止 （e）最终密度
2016/6/14
14
LTCC材料工艺机理及相关理论
技术公式 初始磁导率μi与截止频率fr的关系
( i 1) fr
Ms 3
2 ) 0D
2016/6/14 24
烧结温度Ts对Q的影响
实验数据及讨论
部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响
烧结温度Ts对μ′的影响
Ts<1320℃时：磁导率μ′ 随Ts的升 高而升高 原因：晶粒增大，晶界变薄；磁化以 畴移为主。 Ts>1320℃时：磁导率μ′ 随Ts的增 加而降低 原因：异常晶粒生长
2016/6/14
1 2
以磁畴转动为磁化机制的尖晶石铁氧体
( i 1) fr
1 2
Ms (
2
软磁铁氧体以畴壁的移动为磁化机制
公式中： μ i——初始磁导率 μ 0——真空磁导率 δ ——畴壁厚度 γ——旋磁比
fr——截止频率 Ms——饱和磁化强度 D——晶粒平均尺寸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2016/6/14
15
LTCC材料工艺机理及相关理论
2016/6/14
22
实验数据及讨论
部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响
预烧温度对磁导率μ′ 的影响
现象：相同Ts下的铁氧体磁导 率μ′随预烧温度的升高逐 渐下降。 原因：预烧温度低时，材料固 相反应生成的立方尖晶石相 并不稳定，二次粉碎时的机 械能易使部分晶格扭曲变形， 粉体表面活性增大，烧成阶 段晶粒生长速度比高预烧温 度时快，晶粒大，晶界薄，磁导率大。
2016/6/14 23
实验数据及讨论
部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响
烧结温度Ts对Q的影响
现象：随着烧结温度的增加，Q 值逐渐减小。 原因：随Ts的升高，磁芯内密度 增加，气孔减少，晶粒粗大， 晶界处电阻率ρ减小，Q值减 小。 另外，随Ts的升高，Zn挥 发增加，引起Fe2+增多，八面 体位就出现不同价的电子导电, 激活能最低，具有强导电性。 铁氧体的电阻率ρ降低，涡流 损耗增加，Q值减小。
MnCO3含量对Q值的影响 2016/6/14 32
实验数据及讨论
MnCO3掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能影响
含1wt％MnCO3时SEM图像
含6wt％MnCO3时SEM图像
现象：随MnCO3含量的增多，磁芯断口晶粒粒径分布不均匀，晶粒增大，晶 界处气孔增多。 说明：根据H.Rikukawa提出的气孔与晶粒边界引起退磁场模型所导出的表 现磁导率公式可知，当气孔只在晶界出现时，μi按(1-p)（p为气孔率） 减小。此结论与MnCO3含量对铁氧体μi影响曲线相符。
LTCC substrate with integrated passives
Construction of typical LTCC mutilayer device
2016/6/14
5
LTCC技术的概念及其分类_概念
Individual components that can be integrated in LTCC
27
实验数据及讨论
CuO掺杂对NiZn铁氧体磁性能影响
CuO对Ts的影响
规律：随着CuO含量的增加NiZn铁氧 体的烧结温度Ts降低。 原因：CuO的熔点较低，高温烧结过 程中产生液相，促进固相反应的 发生。
CuO对Ts的影响
2016/6/14
28
实验数据及讨论
CuO掺杂对NiZn铁氧体磁性能影响
2016/6/14
20
复合材料工艺
研究方案及工艺路线
2016/6/14
21
实验数据及讨论
部分工艺条件对NiZn铁氧体磁性能影响 预烧温度对品质因数Q的影响
现象：品质因数随预烧温度的 升高而增大，1100℃后Q值下 降。 原因：较高预烧温度可促进固相 反应的完全，增加成型密度， 从而增加磁芯的密度；当预烧 温度超过1100℃，固相反应完 全，材料活性降低。
i L(i )dt
0 L
T
2016/6/14
18
LTCC材料工艺机理及相关理论
磁滞现象分析模型——Preisach理论
包含不同损耗的磁滞回线图形
不同软磁材料的磁滞回线
2016/6/14 19
复合材料工艺
复合机理
尖晶石结构
Zn2+,
A位 B位 2+ 3+ 1+ 2+ 2+ 1+ 2+ 3+ Mn , Fe , Cu , Fe , Mg , Li , Cu , Mn , Ti4+, Ni2+ 金属离子在尖晶石中的A、B位占位倾向
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LTCC技术之国内外发展现状
国内需求情况
电子产品名称 移动电话手持机 平均单机用量（只） 30 电子产品名称 笔记本计算机 平均单机用量（只） 24
中文BP机
数字BP机 录像机 传真机 无绳电话 大屏幕彩电机芯
10
10 20 4 12 4
硬盘驱动器
软盘驱动器 程控交换机 开关电源 超薄WALKMAN 便携式CD唱机
CuO对品质因数Q的影响
规律：掺有CuO的铁氧体Q值普遍升高。 原因：Ts的降低减少Zn挥发，从而 Fe2+，提高电阻率，增加Q值。 另外CuO的增加冲淡了铁氧 体中Zn百分含量，也起到降低Zn 的挥发的作用。
CuO对品质因数Q的影响
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实验数据及讨论
MnCO3掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能影响
S
( , )dd - ( , ) ( H )dd S
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S为（α ，β ）平面上Hsat≥α ≥β ≥- Hsat的矩形区域 2016/6/14
LTCC材料工艺机理及相关理论
磁滞现象分析模型——Preisach理论
当磁性材料从初始状态（未磁化）到刚被磁化时，磁通密度 Bi=
规律：随CuO含量的增加铁氧体的μi 降低。 原因：Cu2+倾向占据八面体(B)位，产 生能级分裂，改变核外电子云分布， 晶体点阵发生畸变，增加各向异性 能。μi降低。 μi与各向异性能关系： 1 μ i∝ （λs－饱和磁致 3
K 1 2 s
伸缩系数，σ－内应力）
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CuO对起始磁导率μi的影响
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6 2 V rD 0 ) d 5 t5 =k( 体 扩 散 V KT
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LTCC材料工艺机理及相关理论
低温烧结理论
晶粒边界在烧结中的作用
烧结中原子与空隙流
降温机理
引入低熔点物质或能与材料中某些成分形成低共熔物的添加剂 引入某些异价离子或配合适当气氛 使用超细颗粒法
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有效地提高电路的封装密度及系统的可靠性
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LTCC技术的概念及其分类_概念
The character of Thick Film、LTCC、HTCC technology
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LTCC技术的概念及其分类_概念